稍微對發(fā)動機有所了解的人都明白，汽油機和柴油機有著天壤之別，最顯著的區(qū)別當(dāng)然是汽油機燒的是汽油，柴油機燒的是柴油。對于燃燒方式，兩者也是明顯不同的，汽油機是點燃的，而柴油機是壓燃的。相比而言，汽油機的壓縮比較低，一般在9-11之間，而柴油機的壓縮比高，一般為15-22。柴油機的燃燒效率也比汽油機高，一般為34%-45%，而汽油機只有30%左右。汽油機的主要排放物是HC和CO，而柴油機的主要排放物還有NOx和顆粒物（PM），因此后處理裝置也是不一樣的，汽油機主要是三元催化劑，而柴油機主要有DPF（顆粒捕集器）和SCR（選擇性催化還原）。

柴油機的功率大、熱效率高，汽油機就眼紅了，于是就從柴油機上“偷”了不少技術(shù)，經(jīng)過工程師的調(diào)試與優(yōu)化，不斷地提高汽油機的性能，提高熱效率，從而達到節(jié)能減排的目的。

NO.1 缸內(nèi)直噴

由于柴油機用的燃料是柴油，它的粘度比汽油大，且不容易蒸發(fā)，而其自燃溫度卻比汽油低。柴油發(fā)動機工作時，進入氣缸的是空氣，氣缸中的空氣壓縮到終點的時候氣體處于高溫高壓的狀態(tài)（T=500-700°C，P=40-50 bar），活塞接近上止點時，供油系統(tǒng)的噴油嘴以極高的壓力在極短的時間內(nèi)向氣缸燃燒室噴射燃油，柴油形成細微的油粒，與高溫高壓的空氣混合，可燃混合氣自行燃燒，猛烈膨脹產(chǎn)生爆發(fā)力，推動活塞下行做功。

而汽油粘性小，蒸發(fā)快，進氣道噴射發(fā)動機的噴射系統(tǒng)將汽油噴入進氣道中，通過與空氣混合，形成可燃混合氣，經(jīng)過壓縮達到一定的溫度和壓力后，用火花塞點燃，使氣體膨脹做功。

而缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)則是汽油機從柴油機“偷”來的，缸內(nèi)直噴發(fā)動機的噴射系統(tǒng)直接將汽油噴射到燃燒室內(nèi)，形成油氣混合氣。這樣缸內(nèi)直噴的發(fā)動機就可以根據(jù)進氣門開啟和關(guān)閉的時刻，來精確知道進入汽缸燃燒的空氣量的多少，從而根據(jù)進氣量來決定噴出的燃油量。而進氣量可以通過整車的負荷來決定，在怠速或者低負荷時，進氣門開度小，噴油量少。高負荷時，進氣門全開，進氣量大，噴油量也大，保證發(fā)動機的功率能滿足需求。這樣，既能保證發(fā)動機功率，又能實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標。但需要強調(diào)的一點是，即使是缸內(nèi)直噴的汽油機，壓縮的仍然是油氣混合氣，只是將噴油的位置從進氣道變到了燃燒室內(nèi)，而柴油機壓縮的是空氣，這是缸內(nèi)直噴的汽油機和柴油機顯著的不同。而且缸內(nèi)直噴汽油機雖然也是高壓噴射，但是相比柴油機的高壓來還是小巫見大巫。

NO.2渦輪增壓

渦輪增壓技術(shù)最早是在船用柴油發(fā)動機上開始采用的，隨后在軍用飛機以及軍艦上逐步采用。在汽車用渦輪增壓動力早期的發(fā)展史中，卡特彼勒是率先將渦輪增壓技術(shù)推廣到乘用車發(fā)動機上的企業(yè)之一。直到上世紀七十年代，渦輪增壓技術(shù)才因為石油危機的原因迎來了大發(fā)展的時期。1973年爆發(fā)的石油危機直接導(dǎo)致了汽油和柴油價格在全球范圍內(nèi)的瘋漲，此時在商用車市場中搭載渦輪增壓器的柴油車開始熱銷。隨后，渦輪增壓發(fā)動機開始在賽道上大放異彩，1968年，搭載渦輪增壓發(fā)動機的STP-Paxton賽車獲得了Indy500賽事的冠軍。由于渦輪增壓先是搭載在柴油機上，隨后才搭載在汽油機上，因此也能認為是汽油機從柴油機上“偷”過來的。

渦輪增壓原理

渦輪增壓都是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪帶動同軸的葉輪，葉輪壓縮輸送由空氣濾清器管道來的空氣，使之增壓之后進入氣缸。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速增快，廢氣的排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪又壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以使更多的燃料充分燃燒，相應(yīng)的增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，就可以實現(xiàn)增加發(fā)動機的輸出功率了。

大眾宣傳的高科技神器——TSI+DSG的黃金組合中的發(fā)動機，便是采用了缸內(nèi)直噴和渦輪增壓技術(shù)的組合，其實兩者都是從柴油機上“偷”來的，不過在歐洲，乘用車中，柴油車的比例本來就不比汽油車低，有著豐富的研究和制造柴油機經(jīng)驗的大眾，將柴油機的優(yōu)勢移植到汽油機上也是情理之中的事。

NO.3高壓縮比

內(nèi)燃機氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，是內(nèi)燃機的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)?；钊幱谙轮裹c時氣缸有最大容積，用Va表示；活塞處于上止點時氣缸內(nèi)的容積稱為燃燒室容積，用Vc表示。內(nèi)燃機的壓縮比ε=Va/Vc，它表示活塞從下止點移動到上止點時氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度。汽油機一般為9-11，柴油機為15-22，由此可見，柴油機的壓縮比遠遠高于汽油機。

壓縮比對內(nèi)燃機性能有多方面的影響。壓縮比越高，熱效率越高，但隨壓縮比的增高，熱效率增長幅度越來越小。壓縮比增高使壓縮壓力、最高燃燒壓力均升高，故使內(nèi)燃機機械效率下降。但總體來說，提高壓縮比可以提高發(fā)動機的效率。這也是柴油機的效率大于汽油機的關(guān)鍵原因。

既然如此，汽油機為什么不提高壓縮比呢？這是由于汽油機如果壓縮比過高的話容易產(chǎn)生爆震。當(dāng)發(fā)生爆震時如果爆震程度較為嚴重時，對發(fā)動機是極為有害的。此時，氣缸內(nèi)的燃燒反應(yīng)極為劇烈，壓力變化異常，由此所產(chǎn)生的沖擊波會使得燃燒室內(nèi)的氣體產(chǎn)生震動，甚至可以聽到發(fā)動機氣缸內(nèi)產(chǎn)生金屬敲擊聲，嚴重情況下會損壞發(fā)動機，將缸體擊穿，產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞。

因此提高壓縮比的制約因素是爆震，一般的汽油機壓縮比在11左右，能到12已經(jīng)算是很高了，而馬自達對外宣稱其創(chuàng)馳藍天技術(shù)的發(fā)動機能達到13：1的壓縮比，但是這個“壓縮比”卻大有文章。這臺發(fā)動機可以看做是阿特金森循環(huán)（或者米勒循環(huán)），從壓縮比的定義上我們可以理解為活塞上下止點時氣缸容積之比。但是，米勒循環(huán)的主旨在于追求“膨脹比大于壓縮比”，所以在壓縮沖程的開始階段，進氣門并沒有關(guān)閉，而是偷偷的放走剛剛吸進的空氣，這樣看來，實際壓縮沖程就被縮短了，實際壓縮比也遠遠沒有達到13：1。這就解釋了為什么如此高壓縮比的發(fā)動機可以不使用高標號燃油了。其實，廣義上來說，這類發(fā)動機統(tǒng)稱為“阿特金森-米勒循環(huán)發(fā)動機”，原理相同，目的都是提高熱效率。

由此我們可以發(fā)現(xiàn)，高壓縮比是柴油機的法寶，汽油機努力了這么些年，也才升高了一點點，遠不及柴油機的壓縮比，可謂是“偷”也“偷”不走，但是汽車工程師仍在不懈的努力，通過各種手段在不發(fā)生強烈爆震的前提下提高汽油機的壓縮比，從而提高汽油機的熱效率。

NO.4 壓燃

“汽油是點燃的，柴油是壓燃的”這是一個關(guān)于發(fā)動機的常識，但是這個常識也在逐漸被打破，汽油機正在“偷”柴油機壓箱底的法寶——壓燃。

柴油機工作原理

均質(zhì)充量壓縮燃燒（HCCI，Homogeneous Charge Compression Ignition）是一種以往復(fù)式汽油機為基礎(chǔ)的一種新型燃燒模式，簡單來說就是汽油機的一種壓燃方式，兼有傳統(tǒng)汽油機均質(zhì)混合氣與柴油機高燃燒效率的優(yōu)點，具有實現(xiàn)高效、低排放燃燒的巨大潛力。HCCI發(fā)動機和傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機一樣，都是向汽缸里面注入比例非常均勻的空氣和燃料混合氣。傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機通過火花塞打火，點燃空氣和燃料混合氣產(chǎn)生能量。但HCCI發(fā)動機則不同，它的點火過程同柴油發(fā)動機相類似，通過活塞壓縮混合氣使之溫度升高至一定程度時自行燃燒。

實現(xiàn)HCCI必須對發(fā)動機進行改造，可變壓縮比、EGR和VVT都是實現(xiàn)HCCI的手段，但是實現(xiàn)HCCI具有很大的局限性，只有在中、低負荷轉(zhuǎn)速工況下的HCCI才能達到最佳的燃燒效率和排放。而在起動階段和高轉(zhuǎn)速高負荷工況還必須采用傳統(tǒng)的點燃方式。目前被主流所接受的方式是用在混合動力車型上和電動機配合或者HCCI/SI雙模發(fā)動機。

在理論研究方面，同濟大學(xué)的李理光教授已通過改變EGR率和VVT實現(xiàn)了HCCI/SI的切換。在實際運用研發(fā)上，奔馳和GM走在了前列，其設(shè)計的HCCI發(fā)動機可以比傳統(tǒng)發(fā)動機節(jié)油15%左右。相信隨著技術(shù)難關(guān)的逐漸攻克，HCCI技術(shù)將會快速普及到大眾當(dāng)中，作為一種新的節(jié)能增效技術(shù)，為地球的藍天作一份貢獻。

?最后兩句

目前，汽油機的發(fā)展趨勢就是“柴油機化”，渦輪增壓、缸內(nèi)直噴等等這些曾經(jīng)在柴油機上的技術(shù)逐步在汽油機上得到普及，提高了汽油機的性能和熱效率，而有些則是正在研究的有希望出現(xiàn)在汽油機上的技術(shù)，如壓燃（HCCI）。隨著汽油機和柴油機技術(shù)的趨同化，也許有一天汽油機和柴油機之間的鴻溝就消失了，同一臺發(fā)動機既可以燒汽油，又可以燒柴油，真正實現(xiàn)汽油和柴油的“天下一統(tǒng)”。